OV7725之AL422B-FIFO及摄像头的驱动原理

今日入手了一块正点原子家OV7725摄像头模块，这是一篇关于模块内部的AL422B-FIFO芯片的学习笔记。学习资料为野火家的相关模块视频教程。链接如下：【单片机】野火STM32F103教学视频 (配套霸道/指南者/MINI)【全】(刘火良老师出品) (无字幕)_哔哩哔哩_bilibili

STM32F4系列的控制器主频高、一般会扩展外部SRAM、SDRAM等存储器。且具有DCMI外设，故可以与OV7725直接进行硬件通讯，速度更快。

而STM32F1系列的控制器一般主频较低、为节省成本可能不扩展SRAM存储器，而且不具有DCMI外设，难以直接接收和存储OV7725图像传感器输出的数据。

那么为何需要扩展 FIFO 呢？我们举例进行说明：
OV7725能够设置的分辨率有 240*320 或 640*320 ，假设为 240*320；

则一帧图像占的字节数为：240*320*2(一个像素占两字节) = 153600；

153600/1024 = 150.0 KB ；

然而我所使用的STM32F1ZET6的内部SRAM仅为 64KB，连一帧的图像都存储不了；

所以在扩展了FIFO后能够利用FIFO缓存数据图像，stm32再慢慢提取处理数据。

AL422B的容量大小为393216字节，至少能够缓存两帧 240*320 的图像。但如果选择分辨率为 640*320 的话， 640*320*2 = 409600 > 393216，也就是说FIFO连一帧图像数据也缓存不了，这时候需要OV7725一边往FIFO写入数据，stm32一边从FIFO读出来，确保在OV7725覆盖旧数据前，stm32端已经把这部分数据读取出来了。

AL422B芯片引脚图和功能图：

管脚名称	管脚类型	管脚描述
DI [0:7]	输入	数据输入引脚
WCK	输入	数据输入同步时钟
/WE	输入	写使能信号，低电平有效
/WRST	输入	写指针复位信号，低电平有效
DO [0:7]	输出	数据输出引脚
RCK	输入	数据输出同步时钟
/RE	输入	读使能信号，低电平有效
/RRST	输入	读指针复位信号，低电平有效
/OE	输入	数据输出使能，低电平有效
TST	输入	测试引脚，实际使用时设置为低电平

由于AL422B支持同时写入和读出数据，所以它的输入和输出的控制信号线都是互相独立的。写入和读出数据的时序类似，跟VGA的像素输出时序一致，AL422B读写时序介绍如下：

FIFO的读时序类似，不过读使能由两个引脚共同控制，即OE和RE引脚均为低电平时，输出处于使能状态，随着读时钟RCK的运转，在数据输出管脚 DO[0:7] 就会按地址递增的方式输出数据。

摄像头的驱动原理

OV7725摄像头模块中包含有FIFO，所以外部控制器驱动摄像头时，需要协调好FIFO与OV7725传感器的关系，下面配合摄像头的原理图介绍驱动原理。

原理图主要分为外部引出接口、OV7725及FIFO部分。

整个摄像头的采集过程:
摄像头本身有个OV7725传感器，背面有FIFO。
假如说OV7725跟stm32直接相连的话，由于OV7725输出的时钟很快，比24hz还高，超过stm32读取的速度。所以我们不希望这样直接读取7725的内容，而且32的sram空间不够大，根本无法完整地接收一帧图像。
所以stm32利用fifo。stm32通过读取ov7725的vsync信号，当出现vsync信号的时候，即7725输出了一帧，那32就让7725把ov7725的数据输出来的图像写入到FIFO（即这个时候控制FIFO去使能）（即图片中的"允许ov7725允许向fifo写入数据"）。当检测到第二次vsync的时候，就表示一帧的图像结束，AL422B中存储了一帧的图像数据。
那么stm32就控制WE引脚输出高电平，即fifo不能写入（比前能写入状态是因为32控制WE为低电平）。这样子ov7725输出的图像数据就不能写入fifo了。ov7725的图像数据是一直在输出的，所以我们通过控制WE来控制fifo是否接受数据。

如图所示，WEN和HREF通过与非门对WE进行控制。只有WEN、HREF都为高电平时，WE才为低电平（有效），才能写入数据到FIFO。
当我们禁止了fifo接受图像数据时，stm32就赶紧地从fifo把刚刚缓存的那帧图像读回来。但！刚刚又有提及stm32的sram没法完全地缓存一帧图像，但是因为图像数据已经缓存在fifo内了，我们可以慢慢来读，也就没有必要一次性读一帧了，stm32可以自己控制fifo的时钟（RCK）慢慢地读回来，可以把速度调到32可以接收的速度去读取（而不是像7725那样速度快到32都来不及读取）。
由于sram太小，我们可以一行一行地读。即240/320×2=480/640字节，这对32来说是肯定可以接受的。那么我们可以这样处理（处理方法之一而已）:如果我们想要直接把数据显示在液晶屏上，那我们可以直接把这一行数据通过32的fsmc传给液晶屏的ILI9341，那液晶屏也就可以一行一行地显示出来。
当32处理完一帧数据之后，又重复图片中的步骤继续传输！

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